《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十六章 光與電磁波 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第3講 電磁波學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十六章 光與電磁波 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第3講 電磁波學(xué)案(6頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
第3講 電磁波
板塊一 主干梳理·夯實(shí)基礎(chǔ)
【知識(shí)點(diǎn)1】 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、接收及其傳播Ⅰ
1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論:變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
2.電磁場(chǎng):變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系成為一個(gè)完整的整體,這就是電磁場(chǎng)。
3.電磁波:電磁場(chǎng)(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。
(1)電磁波是橫波,在空間傳播不需要介質(zhì)。
(2)v=λf對(duì)電磁波同樣適用。
(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。
4.發(fā)射電磁波的條件
(1)要有足夠高的振蕩頻率;
(2)必須是開放電路,使振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)
2、分散到盡可能大的空間。
5.調(diào)制:有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方法。
6.電磁波的傳播
(1)三種傳播方式:天波、地波、空間波。
(2)電磁波的波速:真空中電磁波的波速與光速相同,c=3.0×108 m/s。
7.電磁波的接收
(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相等時(shí),接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng),這就是電諧振現(xiàn)象。
(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫作調(diào)諧,能夠調(diào)諧的接收電路叫作調(diào)諧電路。
(3)從經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩電流中還原出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程叫作解調(diào),解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程,調(diào)幅波的解調(diào)也叫作檢波。
8.電磁波的應(yīng)用
電視、雷達(dá)和移動(dòng)電話。
【知識(shí)點(diǎn)2】 電磁波譜?、?
3、1.定義
按電磁波的波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列順序是無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線和γ射線,形成電磁波譜。
2.電磁波譜的特性、應(yīng)用
【知識(shí)點(diǎn)3】 狹義相對(duì)論的基本假設(shè)'質(zhì)速關(guān)系
愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程?、?
1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)
(1)狹義相對(duì)性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的。
(2)光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的,光速與光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。
2.相對(duì)論的質(zhì)速關(guān)系
(1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大,物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系:
m=。
(2)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m總要大
4、于靜止時(shí)的質(zhì)量m0。
3.愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程
用m表示物體的質(zhì)量,E表示它具有的能量,則愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程為:E=mc2。
該式表明,物體的能量與質(zhì)量之間成簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。
板塊二 考點(diǎn)細(xì)研·悟法培優(yōu)
考點(diǎn)1電磁場(chǎng)和電磁波[深化理解]
1.感應(yīng)電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別
變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)叫做感應(yīng)電場(chǎng),也叫渦旋場(chǎng),它和靜電場(chǎng)一樣,處于感應(yīng)電場(chǎng)中的電荷受力的作用,且F=Eq。
感應(yīng)電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別主要有以下幾點(diǎn):
(1)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是非閉合曲線,而感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線。
(2)靜電場(chǎng)中有電勢(shì)的概念,而感應(yīng)電場(chǎng)中無(wú)電勢(shì)概念。
(3)在同一靜電場(chǎng)中,電荷運(yùn)動(dòng)一周(曲線閉合)
5、,電場(chǎng)力做功一定為零;而在感應(yīng)電場(chǎng)中,電荷沿閉合曲線運(yùn)動(dòng)一周,電場(chǎng)力做功不一定為零。
(4)靜電場(chǎng)的“源”起于“電荷”,而感應(yīng)電場(chǎng)的“源”起于變化的磁場(chǎng)。
2.電磁波的傳播及波長(zhǎng)、頻率、波速
(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì),可在真空中傳播,在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。
(2)不同頻率的電磁波,在同一介質(zhì)中傳播,其速度是不同的,頻率越高,波速越小。
(3)三者關(guān)系v=λf,f是電磁波的頻率,即為發(fā)射電磁波的LC振蕩電路的頻率f=,改變L或C即可改變f,從而改變電磁波的波長(zhǎng)λ。
3.對(duì)電磁波譜的四點(diǎn)說(shuō)明
(1)波長(zhǎng)不同的電磁波,表現(xiàn)出不同的特性。其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)
6、的無(wú)線電波和紅外線,易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象;波長(zhǎng)較短的X射線、γ射線,穿透能力較強(qiáng)。
(2)電磁波譜中,相鄰兩波段的電磁波的波長(zhǎng)并沒(méi)有很明顯的界線,如紫外線和X射線、X射線和γ射線都有重疊。
(3)不同的電磁波,產(chǎn)生的機(jī)理不同,無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的;紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。
(4)電磁波的能量隨頻率的增大而增大。
例1 (多選)關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波,正確的說(shuō)法是( )
A.只有不均勻變化的磁場(chǎng),才能在其周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)
B.電磁波的頻率等于激起電磁波的
7、振蕩電流的頻率
C.電磁波的傳播不需要介質(zhì)
D.電磁波的傳播速度一定是3×108 m/s
(1)怎樣才能產(chǎn)生電磁波?
提示:只有周期性變化的電場(chǎng)激發(fā)出周期性變化的磁場(chǎng),這個(gè)周期性變化的磁場(chǎng)又激發(fā)出周期性變化的電場(chǎng),變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)向外傳播形成電磁波。
(2)電磁波的波速受哪些因素的影響?
提示:波長(zhǎng)、頻率,其中波長(zhǎng)與介質(zhì)有關(guān)。
嘗試解答 選BC。
只有周期性變化的磁場(chǎng),才能在其周圍產(chǎn)生同周期的變化的電場(chǎng),從而形成周期性變化的電磁波,B正確。只要是變化的磁場(chǎng),在其周圍就能產(chǎn)生電場(chǎng),A錯(cuò)誤。電磁波的傳播不需要介質(zhì),C正確。電磁波的傳播速度只有在真空中才是3×
8、108 m/s,而在其他介質(zhì)中不是3×108 m/s,D錯(cuò)誤。
下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是( )
A.均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)
B.電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同
C.只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng),就能產(chǎn)生電磁波
D.電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播
答案 A
解析 均勻變化的磁場(chǎng)能在空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng),A正確。電磁波的傳播速度取決于頻率和介質(zhì),B錯(cuò)誤。必須有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波,C錯(cuò)誤。電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播。
考點(diǎn)2狹義相對(duì)論的簡(jiǎn)單應(yīng)用[解題技巧]
1.速度變換公式u=
若u′=v=c時(shí),u=c,從而證明了光速是速度的極限,也反證了
9、光速不變?cè)?。其中u表示物體相對(duì)參考系的速度,v表示兩參考系的相對(duì)速度。
2.相對(duì)論質(zhì)量m=
從上式可以看出,當(dāng)物體(一般是粒子)的速度很大時(shí),其運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量明顯大于靜止時(shí)的質(zhì)量。
3.質(zhì)能方程E=mc2
含義:反映物體質(zhì)量和能量之間的關(guān)系。
由此會(huì)有兩種能量表達(dá):靜止時(shí)的能量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量;兩能量之差就是物體的動(dòng)能Ek,即Ek=E-E0。
4.對(duì)“時(shí)間間隔的相對(duì)性”的理解:時(shí)間間隔的相對(duì)性公式:Δt=中Δτ是相對(duì)事件發(fā)生地靜止的觀察者測(cè)量同一地點(diǎn)的兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔,而Δt則是相對(duì)于事件發(fā)生地以速度v運(yùn)動(dòng)的觀察者測(cè)量同一地點(diǎn)的同樣兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔。也就是說(shuō):在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的
10、參考系中觀測(cè),事件變化過(guò)程的時(shí)間間隔變大了,這叫作狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹。(動(dòng)鐘變慢)
5.對(duì)“長(zhǎng)度的相對(duì)性”的理解:狹義相對(duì)論中的長(zhǎng)度公式:l=l0中,l0是相對(duì)于桿靜止的觀察者測(cè)出的桿的長(zhǎng)度,而l可認(rèn)為是桿沿桿的長(zhǎng)度方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),靜止的觀察者測(cè)量的長(zhǎng)度,還可以認(rèn)為是桿不動(dòng),而觀察者沿桿的長(zhǎng)度方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)出的桿的長(zhǎng)度。
例2 (1)一列火車以速度v勻速行駛,車頭、車尾各有一盞燈,某時(shí)刻路基上的人看見(jiàn)兩燈同時(shí)亮了,那么車廂中的人看見(jiàn)的情況是什么呢?
(2)一張宣傳畫是邊長(zhǎng)為5 m的正方形,一高速列車以2×108 m/s速度接近此宣傳畫,在司機(jī)看來(lái),這張宣傳畫是什么樣子?
11、
(3)遠(yuǎn)方的一顆星以0.8c的速度離開地球,在地球上測(cè)得它輻射出來(lái)的閃光按5晝夜的周期變化,求在此星球上測(cè)其閃光周期為多大?
(1)相對(duì)長(zhǎng)度公式l=l0中l(wèi)和l0的物理意義是什么?
提示:l表示沿著桿的長(zhǎng)度方向與桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀察者認(rèn)為的桿的長(zhǎng)度,l0表示與桿相對(duì)靜止的觀察者認(rèn)為的桿的長(zhǎng)度。
(2)相對(duì)時(shí)間間隔公式Δt=中Δt和Δτ的物理意義是什么?
提示:Δt表示以速度v高速運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀測(cè)的時(shí)間間隔,Δτ表示在與兩個(gè)事件相對(duì)靜止的慣性系中觀察的時(shí)間間隔。
嘗試解答 (1)車頭的燈先亮__(2)3.7×5_m2的畫__(3)3晝夜。
(1)由同時(shí)的相對(duì)性可知車頭的燈先亮。
12、(2)l=l0=5× m≈3.7 m,在垂直運(yùn)動(dòng)方向上,長(zhǎng)度沒(méi)有變化,所以看到的是一張面積為3.7×5 m2的宣傳畫。
(3)因?yàn)棣=,所以Δτ=Δt·,Δt=5晝夜,v=0.8c,所以Δτ=5×=3晝夜。
有兩只對(duì)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鐘,一只留在地面上,另一只放在高速飛行的飛船上,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.飛船上的人看到自己的鐘比地面上的鐘走得慢
B.地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得慢
C.地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得快
D.因?yàn)槭莾芍粚?duì)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鐘,所以兩鐘走時(shí)快慢相同
答案 C
解析 由“時(shí)間間隔的相對(duì)性”公式Δt=可知,在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參考系中觀測(cè),事件變化過(guò)程的時(shí)間間隔變大了,所以地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得快,C正確,A、B、D錯(cuò)誤。
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